应变片的选取与分类

应变计选择方法一、应变计的命名规则对于电阻应变计的命名，国际国内均未有统一的标准，一般各电阻应变计生产企业均按各自方式自行命名，以我公司对电阻应变计的命名规则举例如下：二、应变计选择方法在实际应用中，应遵循试验或应用条件（即应用精度、环境条件包括温度，湿度，环境恶劣状况，各类干扰，共模共地问题、试件材料大小尺寸、粘贴面积、曲率半径、安装条件等）为先，试件或弹性体材料状况（材料线膨胀系数、弹性模量、结构、大概受力状况或应力分布状况等）次之的原则，利用上述内容来选用与之匹配为最佳性价比的应变计。下表列出了选择应变计应考虑的内容，仅适用于常规情况，不包括核辐射、强磁场、高离心力等特殊场合。（A）选择应变计的步骤（1）首先根据应用精度、环境条件选择应变计的系列。（2）根据试件材料大小尺寸、粘贴面积、曲率半径、安装条件、应变梯度选择敏感栅栅长。（3）根据应变梯度、应力种类、散热条件、安装空间、应变计电阻等选择敏感栅结构。（4）根据使用条件、功耗大小、最大允许电压等选择标称电阻。（5）根据试件材料类型、工作温度范围、应用精度选择温度自补偿系数或弹性模量自补偿系数。（6）根据弹性体的固有蠕变特性、实际测试的精度、工艺方法、防护胶种类、密封形式等选择蠕变补偿代号。（7）根据实际需要选择应变计的引线连接方式。（B）选择应变计的方法（1）应变计敏感栅长度的选择：应变计在加载状态下的输出应变是敏感栅区域的平均应变。为了获得真实的测量值，通常应变计的栅长应不大于测量区域半径的1/5～1/10。栅长较长的应变计具有易于粘贴和接线、散热性好等优点，对应变计的性能有一定的改善作用，但应根据实际测量需要进行选择，对于应变场变化不大和一般传感器用途，我们推荐用户选用栅长3～6mm的应变计。如果对非均匀材料（如混凝土、铸铁、铸钢等）进行应变测量，应选择栅长不小于材料的不均匀颗粒尺寸的应变计，以便比较真实地反映结构内的平均应变。对于应变梯度大的应变测量，应尽量选用敏感栅长度较小的应变计。（2）应变计敏感栅材料和基底材料的选择：60℃以内、长时间、最大应变量在1000μm/m以下的应变测量，一般选用以康铜合金或卡玛合金箔为敏感栅、改性酚醛或聚酰亚胺为基底的应变计（BE、ZF、BA及日用衡器类应变计系列）；150℃以内的应变测量，一般选用以康铜、卡玛合金箔为敏感栅、聚酰亚胺为基底的应变计（BA系列）；60℃以内高精度传感器常用以康铜合金或卡玛合金箔为敏感栅、改性酚醛为基底的应变计（BF、ZF系列）。（3）应变计敏感栅结构型式的选择：测量未知主应力方向试件的应变或测量剪应变时选用多轴应变计，前者可用三轴互相夹角为45°，或60°，或120°等的应变计，后者用夹角为90°的二轴应变计；测量已知主应力方向试件的应变时，可选用单轴应变计；用于压力传感器的应变计可选用圆形敏感栅的多轴应变计；测量应力分布时，可选用排列成串或成行的5～10个敏感栅的多轴应变计。应变计电阻多轴应变计；测量应力分布时，可选用排列成串或成行的5～10个敏感栅的多轴应变计。（4）栅间距的选择我公司生产的双轴应变计的栅间距一般有L6＝6.0，L68=6.8，L7=7.0，L8=8.0，L0=10.5，L2=12.0，L4=14.0等，用户可根据需要自由选择不同栅间距的应变计。（5）应变计电阻的选择：应变计电阻的选择应根据应变计的散热面积、导线电阻的影响、信噪比、功耗大小来选择。对于传感器一般推荐选用350Ω、1000Ω电阻的应变计。对于应力分布试验、应力测试、静态应变测量等，应尽量选用与仪器相匹配的阻值，一般推荐选用120Ω、350Ω的应变计。（6）极限工作温度的选择此温度表示应变计的极限工作温度，在极限工作温度不高于℃时，一般在我们的产品命名中将省略此项。（7）温度及弹性模量自补偿系数的选择应变计温度及弹性模量自补偿系数的选择可参照温度自补偿功能及弹性模量自补偿功能中所述来进行选择。（8）蠕变标号的选择应变计型号中N※、T※为蠕变标号，标号不同，蠕变值不同，其规律是：相邻标号之间实际蠕变值相差0.01～0.015%FS/30min。用户在选择应变计蠕变标号时可参照蠕变自补偿功能中所述的选用方法（9）接线方式的选择我公司生产的电阻应变计有多种接线方式，分为：①标准引线方式，BQ、BA、BB、ZF、ZCF、ZFF系列和结构形式为KA、BA、CA、BC、CB、CC、FD、AA-W、HA-W的应变计接线方式为圆柱状引线；BE、BF、BCF、BFF、RNF、RBF系列应变计接线方式为带状引线。引线长度除HA系列的带状引线为25±2mm，其余均为30±3mm。②带状引线方式，HA系列的引线长度为25mm和其余应变计引线长度为30mm时，型号中不必体现引线，除此以外，必须注明引线长度。③其它引线方式，如漆包线、高温导线等。（C）常用应变计参数选择时考虑的内容：进行应变测量或制造传感器时都必须根据实际情况选择应变计。如下表列出了选择应变计参数应考虑的内容，仅适用于常规情况，不包括核辐射、强磁场、高离心力等特殊场合。选择步骤选择参数考虑内容1栅长1.应变梯度2.最大应变面积3.所需精度4.静态应变稳定性5.最大应变值6.交替安装循环次数7.散热8.安装方便2敏感栅的结构形状1.应变梯度2.应力维数3.散热条件4.安装空间5.有否合适的应变计电阻6.蠕变3应变计系列1.应变测量类型（静态、动态、野外等）2.工作温度3.测试周期4.应变循环次数5.所需精度6.安装方便4应变计电阻1.散热2.导线电阻的影响3.信噪比5温度自补偿系数1.试件材料2.工作温度范围3.所需精度或弹性模量自补偿系数6蠕变补偿代号1.弹性体固有蠕变2.防护胶3.密封形式4.工艺方法5.所需精度应变计术语及应变计材料介绍一、电阻应变计主要结构及各部分名称如图所示：二、电阻应变计材料（1）敏感栅材料电阻应变计的敏感栅是用合金材料制成。敏感栅在应变计中实现应变电阻转换，是决定应变计工作特性的主要部分。本公司主要使用的有康铜箔材、卡玛箔材，此外还有退火康铜箔材。名称主要成分特点及用途康铜铜、镍综合性能优良，成本低廉，能做成温度自补偿型，使用最广，但不能在较高温度下工作。退火康铜铜、镍柔性，延伸率高，变形量可达20%，不具备温度自补偿能力，疲劳寿命较差，用于大应变测量。卡玛镍、铬、铝、铁稳定性好，电阻率、灵敏系数和疲劳寿命较高，能做成温度自补偿型或弹性膜量自补偿型。热输出曲线比康铜平直，温度自补偿效果好，能在－269～＋290℃范围内进行静态测量，短期高温可至400℃。（2）基底材料（a）纸制造电阻应变计的纸，一般为厚度小于0.06mm的棉纸、拷贝纸、卷烟纸或脱脂的电容器用纸等。（b）胶膜目前，普遍用于制造应变计的胶膜是用不同成分的有机树脂制成。它们的厚度约为0.02～0.04mm。本公司常用的胶膜材料有改性酚醛树脂，聚酰亚胺树脂，环氧树脂，环氧－酚醛树脂等。它们既可用于基底材料，又可用于粘结剂材料。如果在有机树脂中加入玻璃纤维或其它纤维材料，则可增加胶膜的弹性模量和机械强度；减小蠕变；提高疲劳寿命；增大测量应变范围；提高材料耐温范围。（c）浸胶玻璃纤维布玻璃纤维布是一种耐湿、耐热和电绝缘性好、机械强度高且质地柔软的材料。浸胶玻璃纤维布是采用厚度不大于0.025mm的无碱玻璃纤维布，将粘结剂均匀涂覆在它的上面固化而成，其厚度约为0.04～0.05mm。这种基底材料适用于制造低温、中温、高温应变计。BHB、BAM、BAB250℃应变计命名规则BHB、BAM、BAB250℃应变计简介一、应变计命名二、特点简介1.BHB系列应变计简介进口玻璃纤维增强环氧基底，蠕变和回零性能优异，吸湿率低≤0.5%，耐湿热性好,湿热稳定性≤45PPM，响应速度快，适用于C3级及以上传感器。主要技术指标基底厚度（um）32±5密封层厚度（um）20±2基底材料玻璃纤维增强环氧树脂敏感栅材料康铜箔典型电阻值（Ω）120，350，1000对平均电阻值公差（%）≤±0.15灵敏系数2.00～2.20灵敏系数分散（%）≤±1使用温度范围（℃）-30～+80温度自补偿系数9，11，16，23，27温度补偿精度（um/m/℃）0.5绝缘电阻（MΩ）10000应变极限2.0％疲劳寿命（±1000）100000002.BAM系列应变计简介特种聚酰亚胺薄膜基底，厚度薄，抗湿热性优异，湿热稳定性≤35PPM，吸湿率低≤0.6%，蠕变和回零佳，性能一致优异，有一定韧性，粘贴方便，适用于C3级及以上传感器。主要技术指标基底厚度（um）30±1密封层厚度（um）30±1基底材料聚酰亚胺薄膜敏感栅材料康铜箔典型电阻值（Ω）350，650，1000对平均电阻值公差（%）≤±0.1典型灵敏系数2.00～2.20灵敏系数分散（%）≤±1使用温度范围℃-30～+80温度自补偿系数9、11、16、23、27应变极限（％）2.0疲劳寿命10000000绝缘电阻（MΩ）100003.BAB250℃系列应变计简介进口玻璃纤维增强聚酰亚胺基底，耐热性好，绝缘性强，基底薄，稳定可靠，适用于250℃以内高精度构件应力分析和传感器。主要技术指标基底厚度（um）32±5密封层厚度（um）20±2基底材料玻璃纤维增强聚酰亚胺敏感栅材料卡玛箔典型电阻值（Ω）120，350，1000对平均电阻值公差（%）≤±0.15灵敏系数1.86～1.98灵敏系数分散（%）≤±1使用温度范围（℃）-269～+250温度自补偿系数9，11，16，23，27温度补偿精度（um/m/℃）1.0绝缘电阻（MΩ）10000应变极限1.5％疲劳寿命（±1000）10000000三、使用注意事项1.BHB系列、BAM系列应变计贴片可选用我公司配套的高性能环氧贴片胶：H-600、H-610；2.客户在焊接引线时，请注意控制温度和焊接时间，应迅速焊接，避免高温对应变计焊端产生损伤，降低绝缘强度。推荐焊接温度280℃，不超过330℃。3.BHB、BAB系列应变计基底较脆，使用时应小心夹持，请注意轻拿轻放，避免损伤应变计。4.如用户有特殊引线焊接要求，请按应变计的命名规则说明相应接线方式。电阻应变计参数一、敏感栅电阻两焊点之间的电阻为敏感栅电阻。敏感栅电阻的选择应根据应变计的散热面积、导线电阻的影响、信噪比、功耗大小来选择。对于传感器一般推荐选用350Ω、1000Ω电阻的应变计。应变计电阻大，可以减小导线电阻对电路灵敏度的影响，并能提高电路的信噪比。然而，在面积有限的情况下，若阻值太高，则应变计的栅条应特别细，对任何一点划痕、针孔、缺口都比较敏感，与基底的粘结力也将下降，稳定性变差，给制造和使用都带来一定的困难。我公司提供常用应变计的电阻值有：60Ω、120Ω、350Ω、500Ω、600Ω、650Ω、750Ω、1000Ω、1100Ω、2000Ω等。二、敏感栅栅长应变片中把应变量变换成电量部分的长度，如图1所示。栅长是应变计选择的一个重要参数。应变计的输出是敏感栅覆盖面积内的平均应变，在应力集中区域，峰值应变常局限在很小的区域内，若选用较大栅长的应变计，将造成明显的测量误差，如图2曲线图所示，对于传感器则灵敏度下降。然而，过小栅长的应变计（如栅长小于3mm），许多性能将下降,尤其是应变极限蠕变、静态测量稳定性以及疲劳寿命等。较长的应变计有许多优点，如易于粘贴和接线，散热性好，单位面积上的功耗小。这对于在塑料和其它热传递性能不佳的试件上使用的应变计来说是十分重要的。散热不良，将造成敏感栅、基底、粘结剂和试件表面的局部高温，从而严重影响应变计的性能和精度。此外，对于非均匀材料，如混凝土、铸铁、铸钢等，一般要求栅长大于材料的不均匀尺寸，才能比较真实的反映结构内的平均应变。然而，栅长也不是越长越好。过长的应变计性能改善并不多，粘贴质量不易保证，而且过短或过长的应变计成本较高。综上所述，应用于金属材料上的测量，一般都选择栅长为3～6mm的应变计。三、应变计的敏感栅结构型式及图样敏感栅结构形状包括敏感栅的形状、数目和方向，横栅尺寸，焊端的形状及分布，敏感栅的横向宽度等，现以中航电